고속 이더넷 기술. 고속 이더넷 기술 이더넷 및 고속 이더넷 어댑터에 대한 설명

ComputerPress 테스트 연구소는 10/100 Mbit/s 워크스테이션에서 사용하도록 설계된 PCI 버스용 10/100 Mbit/s 네트워크 카드를 테스트했습니다. 10/100 Mbit / s의 처리량을 가진 가장 일반적으로 현재 사용되는 카드가 선택되었습니다. 첫째, 이더넷, 고속 이더넷 및 혼합 네트워크에서 사용할 수 있고 둘째, 유망한 기가비트 이더넷 기술(최대 1000 Mbit / s)는 여전히 강력한 서버를 네트워크 코어의 네트워크 장비에 연결하는 데 가장 자주 사용됩니다. 네트워크에서 어떤 품질의 수동 네트워크 장비(케이블, 소켓 등)를 사용하는지가 매우 중요합니다. 카테고리 3 트위스트 페어 케이블이 이더넷 네트워크에 충분하다면 카테고리 5가 패스트 이더넷에 필요하다는 것은 잘 알려져 있습니다. 신호 산란, 열악한 노이즈 내성은 네트워크 대역폭을 크게 줄일 수 있습니다.

테스트의 목적은 우선 유효 성능 지수(Performance / Efficiency Index Ratio - 이하 P / E-index)를 결정하고 그 다음에야 처리량의 절대값을 결정하는 것이었습니다. P/E 인덱스는 CPU 사용률에 대한 네트워크 카드 대역폭(Mbps)의 비율로 계산됩니다. 이 인덱스는 네트워크 어댑터의 성능을 결정하기 위한 업계 표준입니다. CPU 리소스의 네트워크 카드 사용을 고려하기 위해 도입되었습니다. 이는 일부 네트워크 어댑터 제조업체가 더 많은 컴퓨터 프로세서 주기를 사용하여 네트워크 작업을 수행하여 최상의 성능을 얻으려고 하기 때문입니다. 미션 크리티컬 비즈니스 및 멀티미디어 애플리케이션은 물론 실시간 작업을 실행하려면 낮은 CPU 사용량과 상대적으로 높은 대역폭이 필수적입니다.

우리는 현재 기업 및 로컬 네트워크의 워크스테이션에 가장 자주 사용되는 카드를 테스트했습니다.

1. D-링크 DFE-538TX
2. SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
3. 3Com 고속 EtherLink XL 3C905B-TX-NM
4. 콤펙스 RL 100ATX
5. Intel EtherExpress PRO / 100 + 관리
6. 씨넷 PRO-120
7. 넷기어 FA 310TX
8. 연합군 Telesyn AT 2500TX
9. 슈어컴 EP-320X-R

테스트한 네트워크 어댑터의 주요 특성은 표에 나와 있습니다. 1 . 표에 사용된 몇 가지 용어를 설명하겠습니다. 연결 속도의 자동 감지는 어댑터 자체가 가능한 최대 작동 속도를 결정함을 의미합니다. 또한 자동 감지가 지원되는 경우 이더넷에서 고속 이더넷으로 또는 그 반대로 전환할 때 추가 구성이 필요하지 않습니다. 즉, 시스템 관리자는 어댑터를 재구성하고 드라이버를 다시 로드할 필요가 없습니다.

버스 마스터 모드 지원으로 네트워크 카드와 컴퓨터 메모리 사이에서 직접 데이터를 전송할 수 있습니다. 이렇게 하면 중앙 프로세서가 다른 작업을 수행할 수 있습니다. 이 속성은 사실상의 표준이 되었습니다. 알려진 모든 네트워크 카드가 버스 마스터 모드를 지원하는 것은 당연합니다.

원격 깨우기(Wake on LAN)를 사용하면 네트워크를 통해 PC를 켤 수 있습니다. 즉, 업무시간 외 PC 서비스가 가능해진다. 이를 위해 마더보드와 네트워크 어댑터의 3핀 커넥터가 사용되며, 이 커넥터는 특수 케이블(배송 세트에 포함)로 연결됩니다. 또한 특수 제어 소프트웨어가 필요합니다. Wake on LAN 기술은 Intel-IBM 연합에 의해 개발되었습니다.

전이중 모드를 사용하면 데이터를 양방향으로 동시에 반이중으로 전송할 수 있습니다. 따라서 전이중 모드에서 가능한 최대 처리량은 200Mbps입니다.

DMI(Desktop Management Interface)는 네트워크 관리 소프트웨어를 사용하여 PC의 구성 및 리소스에 대한 정보를 얻을 수 있는 기능을 제공합니다.

WfM(Wired for Management) 사양을 지원하므로 네트워크 어댑터가 네트워크 관리 및 관리 소프트웨어와 상호 작용할 수 있습니다.

네트워크를 통해 컴퓨터의 OS를 원격으로 부팅하기 위해 네트워크 어댑터에는 특별한 BootROM 메모리가 제공됩니다. 이를 통해 네트워크에서 디스크 없는 워크스테이션을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 테스트된 대부분의 카드에는 BootROM 슬롯만 있었습니다. BootROM 자체는 일반적으로 별도로 주문되는 옵션입니다.

ACPI(Advanced Configuration Power Interface) 지원은 전력 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다. ACPI는 전력 관리를 위한 새로운 기술입니다. 이것은 하드웨어와 소프트웨어의 사용을 기반으로 합니다. 기본적으로 Wake on LAN은 ACPI의 필수적인 부분입니다.

생산성을 높이는 독점적인 수단은 네트워크 카드의 효율성을 높일 수 있습니다. 가장 유명한 것은 3Com의 Parallel Tasking II와 Intel의 Adaptive Technology입니다. 이 기금은 일반적으로 특허를 받았습니다.

주요 운영 체제에 대한 지원은 거의 모든 어댑터에서 제공됩니다. 주요 운영 체제에는 Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager 등이 있습니다.

서비스 지원 수준은 문서의 가용성, 드라이버가 포함된 디스켓 및 회사 웹 사이트에서 최신 드라이버를 다운로드할 수 있는 기능으로 평가됩니다. 포장도 중요한 역할을 합니다. 이러한 관점에서 우리의 의견으로는 D-Link, Allied Telesyn 및 Surecom 네트워크 어댑터가 최고입니다. 하지만 대체적으로 모든 카드에 대한 지원 수준은 만족스러웠습니다.

일반적으로 보증은 전원 어댑터의 전체 수명에 적용됩니다(평생 보증). 때로는 1-3년으로 제한됩니다.

테스트 기술

모든 테스트는 각 공급업체의 인터넷 서버에서 다운로드한 최신 NIC 드라이버를 사용했습니다. 네트워크 카드의 드라이버가 조정 및 최적화를 허용한 경우 기본 설정이 사용되었습니다(Intel 네트워크 어댑터 제외). 3Com 및 Intel의 카드 및 해당 드라이버에는 가장 풍부한 추가 기능과 기능이 있습니다.

성능은 Novell의 Perform3 유틸리티를 사용하여 측정되었습니다. 유틸리티 작동 원리는 작은 파일이 워크스테이션에서 서버의 공유 네트워크 드라이브로 복사된 후 서버의 파일 캐시에 남아 있고 지정된 기간 동안 여러 번 읽히는 것입니다. 이것은 메모리-네트워크-메모리 상호작용을 허용하고 디스크 대기 시간의 영향을 제거합니다. 유틸리티 매개변수에는 초기 파일 크기, 최종 파일 크기, 크기 조정 단계 및 테스트 시간이 포함됩니다. Novell Perform3 유틸리티는 다양한 파일 크기, 평균 및 최대 성능(KB/s)으로 성능 값을 표시합니다. 다음 매개변수가 유틸리티를 구성하는 데 사용되었습니다.

• 초기 파일 크기 - 4095바이트
• 최종 파일 크기 - 65,535바이트
• 파일 증분 - 8192바이트

각 파일의 테스트 시간은 20초로 설정되었습니다.

각 실험은 서버에서 실행되고 다른 하나는 워크스테이션에서 실행되는 동일한 네트워크 카드 쌍을 사용했습니다. 서버는 일반적으로 여러 추가 기능이 있는 특수 네트워크 어댑터를 사용하기 때문에 이는 일반적인 관행과 일치하지 않는 것 같습니다. 그러나 이것이 바로 동일한 네트워크 카드가 서버와 워크스테이션에 모두 설치되는 방식입니다. 테스트는 전 세계적으로 잘 알려진 모든 테스트 연구소(KeyLabs, Tolly Group 등)에서 수행됩니다. 결과는 약간 낮지만 분석된 네트워크 카드만 모든 컴퓨터에서 작동하기 때문에 실험은 깨끗한 것으로 판명되었습니다.

Compaq DeskPro EN 클라이언트 구성:

• 펜티엄 II 450MHz 프로세서
• 캐시 512KB
• 램 128MB
• 하드 드라이브 10GB
• 운영 체제 Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
• TCP/IP 프로토콜.

Compaq DeskPro EP 서버 구성:

• 셀러론 400MHz 프로세서
• 램 64MB
• 하드 드라이브 4.3GB
• 운영 체제 Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
• TCP/IP 프로토콜.

테스트는 UTP Category 5 크로스오버 케이블로 컴퓨터를 직접 연결한 상태에서 진행되었으며, 이 테스트에서 카드는 100Base-TX Full Duplex 모드로 동작했습니다. 이 모드에서는 서비스 정보의 일부(예: 수신 확인)가 유용한 정보와 동시에 전송되어 그 양이 추정되기 때문에 처리량이 다소 높은 것으로 나타납니다. 이러한 조건에서 처리량의 다소 높은 값을 기록할 수 있었습니다. 예를 들어 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM 어댑터의 평균 속도는 79.23Mbps입니다.

프로세서 로드는 Windows NT 성능 모니터 유틸리티를 사용하여 서버에서 측정되었습니다. 데이터가 로그 파일에 기록되었습니다. 서버 프로세서 부하에 영향을 미치지 않도록 클라이언트에서 Perform3을 실행했습니다. Intel Celeron은 Pentium II 및 III 프로세서에 비해 성능이 현저히 떨어지는 서버 컴퓨터의 프로세서로 사용되었습니다. Intel Celeron은 의도적으로 사용되었습니다. 사실은 프로세서 부하가 충분히 큰 절대 오차로 결정되기 때문에 절대 값이 큰 경우 상대 오차가 더 작은 것으로 판명된다는 것입니다.

각 테스트 후 Perform3 유틸리티는 작업 결과를 다음 형식의 데이터 세트로 텍스트 파일에 저장합니다.

65535바이트. 10491.49KBps. 10491.49 총 KBps. 57343바이트. 10844.03KBps. 10844.03 총 KBps. 49151바이트. 10737.95KBps. 10737.95 총 KBps. 40959바이트. 10603.04KBps. 10603.04 총 KBps. 32767바이트. 10497.73KBps. 10497.73 총 KBps. 24575바이트. 10220.29KBps. 10220.29 총 KBps. 16383바이트. 9573.00KBps. 9573.00 총 KBps. 8191바이트. 8195.50KBps. 8195.50 총 KBps. 10844.03 최대 KBps. 10145.38 평균 KBp.

파일 크기, 선택한 클라이언트 및 모든 클라이언트(이 경우 하나의 클라이언트만 있음)에 대한 해당 처리량, 테스트 전체의 최대 및 평균 처리량이 표시됩니다. 각 테스트의 결과 평균 값은 다음 공식을 사용하여 KB / s에서 Mbit / s로 변환되었습니다.
(KB x 8) / 1024,
P/E 지수의 값은 프로세서 부하에 대한 처리량의 비율로 백분율로 계산되었습니다. 이어서, 3회의 측정 결과를 바탕으로 P/E 지수의 평균값을 산출하였다.

Windows NT Workstation에서 Perform3 유틸리티를 사용하면 다음과 같은 문제가 발생했습니다. 네트워크 드라이브에 쓰는 것 외에도 파일이 로컬 파일 캐시에도 기록되어 이후에 매우 빠르게 읽혔습니다. 결과는 인상적이었지만 네트워크를 통한 데이터 전송 자체가 없었기 때문에 비현실적이었습니다. 응용 프로그램이 공유 네트워크 드라이브를 일반 로컬 드라이브로 처리하기 위해 운영 체제는 네트워크를 통해 I/O 요청을 리디렉션하는 리디렉터라는 특수 네트워크 구성 요소를 사용합니다. 정상적인 작동 조건에서 파일을 공유 네트워크 드라이브에 쓰는 절차를 실행할 때 리디렉터는 Windows NT 캐싱 알고리즘을 사용합니다. 그렇기 때문에 서버에 쓸 때 클라이언트 시스템의 로컬 파일 캐시에도 씁니다. 그리고 테스트를 위해서는 서버에서만 캐싱을 수행해야 합니다. 클라이언트 컴퓨터에서 캐싱을 방지하기 위해 Windows NT 레지스트리의 매개변수 값이 변경되어 리디렉터가 수행하는 캐싱을 비활성화할 수 있습니다. 수행 방법은 다음과 같습니다.

1. 레지스트리 경로:

   HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ 서비스 \ Rdr \ 매개 변수

   매개변수 이름:

   UseWriteBehind는 작성 중인 파일에 대한 write-behind 최적화를 활성화합니다.

   유형: REG_DWORD

   값: 0(기본값: 1)

2. 레지스트리 경로:

   HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ 서비스 \ Lanmanworkstation \ 매개 변수

   매개변수 이름:

   UtilizeNTCaching은 리디렉터가 Windows NT 캐시 관리자를 사용하여 파일 콘텐츠를 캐시할지 여부를 지정합니다.

   유형: REG_DWORD 값: 0(기본값: 1)

Intel EtherExpress PRO / 100 + 관리 네트워크 어댑터

카드의 처리량과 프로세서 활용도는 3Com과 거의 동일합니다. 이 맵의 매개변수를 설정하는 창은 다음과 같습니다.

이 카드의 새로운 Intel 82559 컨트롤러는 특히 고속 이더넷 네트워크에서 매우 높은 성능을 제공합니다.

Intel이 Intel EtherExpress PRO / 100 + 카드에서 사용하는 기술을 적응형 기술이라고 합니다. 이 방법의 핵심은 네트워크 부하에 따라 이더넷 패킷 간의 시간 간격을 자동으로 변경하는 것입니다. 네트워크 혼잡이 증가함에 따라 개별 이더넷 패킷 간의 거리가 동적으로 증가하여 충돌이 감소하고 처리량이 증가합니다. 네트워크 부하가 낮으면 충돌 가능성이 낮을 때 패킷 간의 시간 간격이 줄어들어 성능이 향상됩니다. 이 방법의 이점은 대규모 충돌 이더넷 세그먼트, 즉 스위치가 아닌 허브가 네트워크 토폴로지를 지배하는 경우에 가장 커야 합니다.

우선 순위 패킷이라고 하는 인텔의 새로운 기술을 사용하면 NIC를 통한 트래픽이 개별 패킷의 우선 순위에 따라 조정될 수 있습니다. 이를 통해 미션 크리티컬 애플리케이션의 데이터 전송 속도를 높일 수 있습니다.

VLAN 지원이 제공됩니다(IEEE 802.1Q 표준).

보드에는 작업 / 연결, 속도 100의 두 가지 표시기만 있습니다.

www.intel.com

SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX / MP 네트워크 어댑터

이 카드의 아키텍처는 두 가지 유망한 기술인 SMC SimulTasking 및 Programmable InterPacket Gap을 사용합니다. 첫 번째 기술은 3Com Parallel Tasking 기술과 유사합니다. 이 두 제조업체의 카드에 대한 테스트 결과를 비교하여 이러한 기술 구현의 효율성 정도에 대해 결론을 내릴 수 있습니다. 또한 이 네트워크 카드는 3Com과 Intel을 제외한 모든 카드를 능가하는 성능과 P/E 지수 측면에서 세 번째 결과를 보여주었습니다.

카드에는 4개의 LED 표시기가 있습니다: 속도 100, 전송, 연결, 이중.

회사의 주요 웹사이트는 www.smc.com입니다.

이더넷 및 고속 이더넷 어댑터

어댑터 특성

네트워크 어댑터(NIC, 네트워크 인터페이스 카드)이더넷 및 고속 이더넷은 표준 인터페이스 중 하나를 통해 컴퓨터와 인터페이스할 수 있습니다.

• ISA 버스(산업 표준 아키텍처);
• PCI 버스(Peripheral Component Interconnect);
• PC 카드 버스(PCMCIA라고도 함);

ISA 시스템 버스(백본)용으로 설계된 어댑터는 얼마 전까지만 해도 주요 어댑터 유형이었습니다. 이러한 어댑터를 생산하는 회사의 수가 많았기 때문에 이러한 유형의 장치가 가장 저렴했습니다. ISA 어댑터는 8비트 및 16비트로 제공됩니다. 8비트 어댑터는 더 저렴하고 16비트 어댑터는 더 빠릅니다. 사실, ISA 버스를 통한 정보 교환은 너무 빠를 수 없습니다(제한 범위 - 16MB/s, 실제로는 8MB/s 이하, 8비트 어댑터의 경우 최대 2MB/s). 따라서 효율적인 작동을 위해 높은 전송 속도가 필요한 고속 이더넷 어댑터는 실제로 이 시스템 버스에 사용할 수 없습니다. ISA 버스는 과거의 일입니다.

PCI 버스는 이제 실질적으로 ISA 버스를 대체했으며 컴퓨터의 주요 확장 버스가 되었습니다. 32비트 및 64비트 데이터 교환을 제공하고 높은 처리량(이론적으로 최대 264MB/s)을 제공하여 Fast Ethernet 뿐만 아니라 보다 빠른 Gigabit Ethernet의 요구 사항을 완전히 충족합니다. PCI 버스가 IBM PC뿐만 아니라 PowerMac 컴퓨터에서도 사용되는 것도 중요합니다. 또한 플러그 앤 플레이 자동 하드웨어 구성을 지원합니다. 분명히, 가까운 장래에 대부분의 네트워크 어댑터... ISA 버스와 비교할 때 PCI의 단점은 컴퓨터의 확장 슬롯 수가 일반적으로 적습니다(보통 3개 슬롯). 그러나 그것은 정확히 네트워크 어댑터 PCI에 먼저 연결하십시오.

PC 카드 버스(구 PCMCIA)는 현재 노트북 컴퓨터에서만 사용됩니다. 이러한 컴퓨터에서 내부 PCI 버스는 일반적으로 라우팅되지 않습니다. PC 카드 인터페이스는 소형 확장 카드의 컴퓨터에 대한 간단한 연결을 제공하며 이러한 카드의 환율은 상당히 높습니다. 그러나 점점 더 많은 노트북에 내장 네트워크 어댑터, 네트워크에 액세스하는 기능이 표준 기능 세트의 필수적인 부분이 되기 때문입니다. 이 온보드 어댑터는 컴퓨터의 내부 PCI 버스에 다시 연결됩니다.

선택할 때 네트워크 어댑터특정 버스를 지향하는 경우 먼저 네트워크에 연결된 컴퓨터에 이 버스에 대한 여유 확장 슬롯이 있는지 확인해야 합니다. 또한 구입한 어댑터 설치의 수고와 이러한 유형의 보드 출시 전망을 평가할 필요가 있습니다. 후자는 어댑터 오류가 발생한 경우 필요할 수 있습니다.

마지막으로 더 있습니다 네트워크 어댑터병렬(프린터) LPT 포트를 통해 컴퓨터에 연결합니다. 이 방법의 주요 장점은 어댑터를 연결하기 위해 컴퓨터 케이스를 열 필요가 없다는 것입니다. 또한 이 경우 어댑터는 메모리 및 I/O 장치의 주소는 물론 인터럽트 채널 및 DMA와 같은 컴퓨터의 시스템 리소스를 차지하지 않습니다. 그러나 이 경우 컴퓨터와 컴퓨터 사이의 정보 교환 속도는 시스템 버스를 사용할 때보다 훨씬 느립니다. 또한 네트워크와 통신하는 데 더 많은 프로세서 시간이 필요하므로 컴퓨터 속도가 느려집니다.

최근 들어 점점 더 많은 컴퓨터가 발견되고 있습니다. 네트워크 어댑터시스템 보드에 내장되어 있습니다. 이 접근 방식의 장점은 분명합니다. 사용자는 네트워크 어댑터를 구입하여 컴퓨터에 설치할 필요가 없습니다. 네트워크 케이블을 컴퓨터의 외부 커넥터에 연결하기만 하면 됩니다. 그러나 사용자가 최상의 성능을 가진 어댑터를 선택할 수 없다는 단점이 있습니다.

다른 중요한 특성에 네트워크 어댑터다음과 같이 귀속될 수 있습니다.

• 어댑터를 구성하는 방법;
• 보드에 설치된 버퍼 메모리의 크기와 교환 모드;
• 원격 부팅(BootROM)을 위해 보드에 읽기 전용 메모리 칩을 설치하는 기능.
• 어댑터를 다른 유형의 전송 매체에 연결하는 기능(연선, 가는 동축 케이블 및 두꺼운 동축 케이블, 광섬유 케이블);
• 네트워크를 통한 어댑터 전송 속도와 스위칭 기능의 존재에 의해 사용됩니다.
• 전이중 교환 모드의 어댑터를 사용할 가능성;
• 사용된 네트워크 소프트웨어와 어댑터(더 정확하게는 어댑터 드라이버)의 호환성.

어댑터의 사용자 구성은 주로 ISA 버스용으로 설계된 어댑터에 사용되었습니다. 구성은 컴퓨터 시스템 리소스(I/O 주소, 인터럽트 채널 및 직접 메모리 액세스, 버퍼 메모리 및 원격 부팅 메모리) 사용에 대한 조정을 의미합니다. 구성은 스위치(점퍼)를 원하는 위치로 설정하거나 어댑터와 함께 제공된 DOS 구성 프로그램(점퍼리스, 소프트웨어 구성)을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이러한 프로그램을 시작하면 사용자에게 간단한 메뉴를 사용하여 하드웨어 구성을 설정하라는 메시지가 표시됩니다. 어댑터 매개변수 선택. 동일한 프로그램을 사용하면 자가 진단어댑터. 선택한 매개변수는 어댑터의 비휘발성 메모리에 저장됩니다. 어쨌든 매개변수를 선택할 때 다음과 충돌을 피해야 합니다. 시스템 장치컴퓨터 및 기타 확장 카드와 함께 사용할 수 있습니다.

어댑터는 컴퓨터 전원이 켜질 때 플러그 앤 플레이 모드에서 자동으로 구성할 수도 있습니다. 최신 어댑터는 일반적으로 바로 이 모드를 지원하므로 사용자가 쉽게 설치할 수 있습니다.

가장 단순한 어댑터에서 어댑터의 내부 버퍼 메모리(Adapter RAM)와의 교환은 I/O 장치의 주소 공간을 통해 수행됩니다. 이 경우 메모리 주소의 추가 구성이 필요하지 않습니다. 공유 메모리 버퍼의 기본 주소를 지정해야 합니다. 컴퓨터의 상위 메모리 영역에 할당됩니다(

고속 이더넷

고속 이더넷 - 1995년 10월 26일에 공식적으로 채택된 IEEE 802.3 u 사양은 100Mb/s 속도로 구리 및 광섬유 케이블을 모두 사용하여 작동하는 네트워크에 대한 데이터 링크 프로토콜 표준을 정의합니다. 새로운 사양은 동일한 프레임 형식, CSMA/CD 미디어 액세스 메커니즘 및 스타 토폴로지를 사용하는 이더넷 IEEE 802.3 표준의 후속 제품입니다. 케이블 유형, 세그먼트 길이 및 허브 수를 포함하여 처리량을 증가시키기 위해 여러 물리적 계층 구성 요소가 발전했습니다.

고속 이더넷 구조

작동을 더 잘 이해하고 고속 이더넷 요소의 상호 작용을 이해하려면 그림 1을 참조하십시오.

그림 1. 고속 이더넷 시스템

논리 링크 제어(LLC) 하위 계층

IEEE 802.3 u 사양은 링크 계층 기능을 논리 링크 제어(LLC)와 매체 액세스 계층(MAC)의 두 하위 계층으로 나눕니다. 이에 대해서는 아래에서 설명합니다. IEEE 802.2 표준에 의해 기능이 정의된 LLC는 실제로 상위 수준 프로토콜(예: IP 또는 IPX)과의 상호 연결을 제공하여 다양한 통신 서비스를 제공합니다.

• 연결 및 수신 확인이 없는 서비스입니다.흐름 제어 또는 오류 제어를 제공하지 않으며 데이터의 올바른 전달을 보장하지 않는 단순 서비스입니다.
• 연결 지향 서비스.데이터 전송이 시작되기 전에 수신 시스템에 연결을 설정하고 오류 제어 및 데이터 흐름 제어 메커니즘을 사용하여 정확한 데이터 전달을 보장하는 절대적으로 안정적인 서비스입니다.
• 승인이 있는 연결 없는 서비스.확인 메시지를 사용하여 배달을 보장하지만 데이터가 전송될 때까지 연결을 설정하지 않는 적당히 복잡한 서비스입니다.

전송 시스템에서 네트워크 계층 프로토콜의 다운스트림 데이터는 먼저 LLC 하위 계층에 의해 캡슐화됩니다. 표준에서는 이를 PDU(프로토콜 데이터 단위)라고 합니다. PDU가 MAC 부계층으로 넘어갈 때, 다시 헤더와 포스트 정보로 프레이밍되며, 이 시점에서 기술적으로 프레임이라고 할 수 있습니다. 이더넷 패킷의 경우 이는 802.3 프레임에 네트워크 계층 데이터 외에 3바이트 LLC 헤더가 포함되어 있음을 의미합니다. 따라서 각 패킷의 최대 허용 데이터 길이는 1500바이트에서 1497바이트로 줄어듭니다.

LLC 헤더는 세 가지 필드로 구성됩니다.

어떤 경우에는 LLC 프레임이 네트워크 통신 프로세스에서 작은 역할을 합니다. 예를 들어, 다른 프로토콜과 함께 TCP/IP를 사용하는 네트워크에서 LLC의 유일한 기능은 프레임이 전송되어야 하는 네트워크 계층 프로토콜을 나타내는 Ethertype과 같은 SNAP 헤더를 포함하는 802.3 프레임을 허용하는 것일 수 있습니다. 이 경우 모든 LLC PDU는 번호가 없는 정보 형식을 사용합니다. 그러나 다른 상위 수준 프로토콜에는 LLC의 고급 서비스가 필요합니다. 예를 들어, NetBIOS 세션과 여러 NetWare 프로토콜은 LLC 연결 지향 서비스를 보다 광범위하게 사용합니다.

스냅 헤더

수신 시스템은 들어오는 데이터를 수신해야 하는 네트워크 계층 프로토콜을 결정해야 합니다. LLC PDU 내의 802.3 패킷은 다음과 같은 다른 프로토콜을 사용합니다. 하위 -회로망접속하다규약 (SNAP, 서브넷 액세스 프로토콜).

SNAP 헤더는 5바이트 ​​길이로 그림과 같이 802.3 프레임의 데이터 필드에서 LLC 헤더 바로 뒤에 위치합니다. 헤더에는 두 개의 필드가 있습니다.

조직 코드.조직 또는 공급업체 ID는 802.3 헤더에서 보낸 사람의 MAC 주소의 처음 3바이트와 동일한 값을 취하는 3바이트 필드입니다.

지역 코드.로컬 코드는 이더넷 II 헤더의 Ethertype 필드와 기능적으로 동일한 2바이트 필드입니다.

일치하는 하위 수준

앞서 언급했듯이 패스트 이더넷은 진화적인 표준입니다. AUI 인터페이스용으로 설계된 MAC은 고속 이더넷에서 사용되는 MII 인터페이스용으로 매핑되어야 하며, 이것이 이 서브레이어를 위한 것입니다.

미디어 액세스 제어(MAC)

고속 이더넷 네트워크의 각 노드에는 미디어 액세스 컨트롤러가 있습니다. (미디어접속하다제어 장치- 맥). MAC은 패스트 이더넷의 핵심이며 세 가지 목적을 가지고 있습니다.

세 가지 MAC 할당 중 가장 중요한 것은 첫 번째입니다. 공통 매체를 사용하는 모든 네트워크 기술의 경우 노드가 전송할 수 있는 시기를 결정하는 매체 액세스 규칙이 주요 특성입니다. 여러 IEEE 위원회가 환경에 대한 액세스 규칙 개발에 참여하고 있습니다. 이더넷 위원회라고도 하는 802.3 위원회는 다음과 같은 규칙을 사용하는 LAN 표준을 정의합니다. CSMA /CD(충돌 감지 기능이 있는 캐리어 감지 다중 액세스).

CSMS/CD는 이더넷과 패스트 이더넷 모두에 대한 미디어 액세스 규칙입니다. 이 영역에서 두 기술이 완전히 일치합니다.

Fast Ethernet의 모든 노드는 동일한 매체를 공유하므로 자신의 차례일 때만 전송할 수 있습니다. 이 대기열은 CSMA/CD 규칙에 의해 정의됩니다.

CSMA / CD

MAC 고속 이더넷 컨트롤러는 전송하기 전에 캐리어에서 수신 대기합니다. 캐리어는 다른 노드가 전송 중일 때만 존재합니다. PHY 계층은 캐리어의 존재를 감지하고 MAC에 대한 메시지를 생성합니다. 반송파의 존재는 환경이 사용 중이고 수신 노드(또는 노드)가 전송 노드에 양보해야 함을 나타냅니다.

전송할 프레임이 있는 MAC은 전송하기 전에 이전 프레임이 끝난 후 최소 시간을 기다려야 합니다. 이 시간을 호출 패킷 간 간격(IPG, 패킷 간 간격) 0.96마이크로초, 즉 10Mbps에서 일반 이더넷 패킷의 전송 시간의 10분의 1에 해당합니다(IPG는 유일한 시간 간격이며 항상 비트 시간이 아니라 마이크로초로 지정됨) 그림 2.

그림 2. 패킷 간 간격

패킷 1이 종료된 후 모든 LAN 노드는 IPG 시간을 기다려야 전송할 수 있습니다. 그림 1에서 패킷 1과 2, 2와 3 사이의 시간 간격. 2는 IPG 시간입니다. 패킷 3의 전송이 완료된 후 처리할 자료가 없었으므로 패킷 3과 4 사이의 시간 간격은 IPG보다 깁니다.

네트워크의 모든 노드는 이러한 규칙을 준수해야 합니다. 노드가 전송할 프레임이 많고 이 노드가 유일한 전송 프레임일지라도 각 패킷을 보낸 후에는 최소한 IPG 시간을 기다려야 합니다.

이것은 CSMA 고속 이더넷 미디어 액세스 규칙의 일부입니다. 요컨대, 많은 노드가 매체에 액세스할 수 있고 매체가 사용 중인지 여부를 추적하기 위해 캐리어를 사용합니다.

초기 실험 네트워크는 이러한 규칙을 정확히 적용했으며 이러한 네트워크는 매우 잘 작동했습니다. 그러나 CSMA만 사용하면 문제가 발생했습니다. 종종 전송할 패킷이 있고 IPG 시간을 기다리는 두 노드가 동시에 전송을 시작하여 양쪽에서 데이터 손상이 발생합니다. 이 상황을 충돌(충돌) 또는 충돌.

이 장애물을 극복하기 위해 초기 프로토콜은 상당히 간단한 메커니즘을 사용했습니다. 패키지는 명령과 반응의 두 가지 범주로 나뉩니다. 노드가 보낸 각 명령에는 반응이 필요했습니다. 명령을 보낸 후 일정 시간(타임아웃 기간이라고 함) 동안 응답이 없으면 원래 명령이 다시 실행됩니다. 이것은 전송 노드가 오류를 기록하기 전에 여러 번(최대 시간 초과 횟수) 발생할 수 있습니다.

이 계획은 잘 작동할 수 있지만 특정 지점까지만 가능합니다. 노드가 종종 유휴 상태로 서서 명령이 목적지에 도달하지 않기를 기다리기 때문에 충돌로 인해 극적인 성능 저하(일반적으로 초당 바이트로 측정)가 발생했습니다. 네트워크 혼잡, 노드 수의 증가는 충돌 수의 증가 및 결과적으로 네트워크 성능 저하와 직접 관련이 있습니다.

초기 네트워크 설계자들은 이 문제에 대한 해결책을 신속하게 찾았습니다. 각 노드는 충돌을 감지하여 전송된 패킷의 손실을 감지해야 합니다(절대 따르지 않을 반응을 기다리지 않아야 함). 즉, 충돌로 인해 손실된 패킷은 제한 시간이 만료되기 직전에 재전송되어야 합니다. 호스트가 충돌 없이 패킷의 마지막 비트를 전송했다면 패킷이 성공적으로 전송된 것입니다.

캐리어 감지는 충돌 감지와 잘 결합될 수 있습니다. 충돌은 계속 발생하지만 노드가 신속하게 충돌을 제거하므로 네트워크 성능에는 영향을 미치지 않습니다. 이더넷을 위한 CSMA/CD 환경에 접근하기 위한 규칙을 개발한 DIX 그룹은 이를 간단한 알고리즘의 형태로 공식화했습니다(그림 3).

그림 3. CSMA/CD 연산 알고리즘

물리 계층 장치(PHY)

고속 이더넷은 다양한 케이블 유형을 사용할 수 있기 때문에 각 매체에는 고유한 신호 사전 변환이 필요합니다. 효율적인 데이터 전송을 위해서는 변환도 필요합니다. 즉, 전송된 코드가 간섭, 손실 가능성 또는 개별 요소(보오)의 왜곡에 저항하도록 하여 전송 또는 수신 측에서 클록의 효과적인 동기화를 보장합니다.

코딩 하위 계층(PCS)

알고리즘을 사용하여 MAC 계층에서/로 오는 데이터를 인코딩/디코딩합니다.

물리적 상호 연결 및 물리적 미디어 종속성 하위 계층(PMA 및 PMD)

PMA 및 PMD 부계층은 PSC 부계층과 MDI 인터페이스 사이에서 통신하여 물리적 코딩 방법에 따라 형성을 제공합니다. 또는.

자동 협상 하위 수준(AUTONEG)

자동 협상 하위 계층을 사용하면 두 개의 통신 포트가 가장 효율적인 작동 모드(전이중 또는 반이중 10 또는 100Mb/s)를 자동으로 선택할 수 있습니다. 물리적 계층

고속 이더넷 표준은 3가지 유형의 100Mbps 이더넷 신호 매체를 정의합니다.

• 100Base-TX - 2개의 꼬인 전선. 전송은 ANSI(American National Standards Institute - American National Standards Institute)에서 개발한 꼬인 물리적 매체에서의 데이터 전송 표준에 따라 수행됩니다. 코일 데이터 케이블은 차폐되거나 차폐되지 않을 수 있습니다. 4B/5B 데이터 코딩 알고리즘 및 MLT-3 물리적 코딩 방법을 사용합니다.
• 100Base-FX는 2코어 광섬유 케이블입니다. 전송은 또한 광섬유 미디어의 데이터 전송에 대한 ANSI 표준에 따라 수행됩니다. 4B/5B 데이터 코딩 알고리즘 및 NRZI 물리적 코딩 방법을 사용합니다.

100Base-TX 및 100Base-FX 사양은 100Base-X라고도 합니다.

• 100Base-T4는 IEEE 802.3u 위원회에서 개발한 특수 사양입니다. 이 사양에 따르면 데이터 전송은 4개의 꼬인 전화선 쌍을 통해 수행되며 이를 UTP 카테고리 3 케이블이라고 하며 8B/6T 데이터 코딩 알고리즘과 NRZI 물리적 코딩 방법을 사용합니다.

또한 고속 이더넷 표준에는 토큰 링 네트워크에서 전통적으로 사용되는 표준 케이블인 카테고리 1 차폐 연선 케이블에 대한 지침이 포함되어 있습니다. 고속 이더넷에서 STP 케이블을 사용하기 위한 지원 조직 및 지침은 STP 케이블을 사용하는 고객에게 고속 이더넷으로 가는 경로를 제공합니다.

고속 이더넷 사양에는 호스트 포트가 10Mbps 또는 100Mbps의 데이터 전송 속도로 자동 조정되도록 하는 자동 협상 메커니즘도 포함되어 있습니다. 이 메커니즘은 허브 또는 스위치의 포트와 여러 패킷을 교환하는 것을 기반으로 합니다.

100Base-TX 환경

100Base-TX의 전송 매체로 두 개의 트위스트 페어가 사용되며, 한 쌍은 데이터를 전송하고 다른 한 쌍은 데이터를 수신하는 데 사용됩니다. ANSI TP-PMD 사양에는 차폐 및 비차폐 연선에 대한 설명이 모두 포함되어 있으므로 100Base-TX 사양에는 비차폐 및 차폐 유형 1 및 7 연선에 대한 지원이 포함됩니다.

MDI(Medium Dependent Interface) 커넥터

미디어 종속 100Base-TX 링크 인터페이스는 두 가지 유형 중 하나일 수 있습니다. 비차폐 연선 케이블의 경우 MDI 커넥터로 8핀 RJ 45 카테고리 5 커넥터를 사용합니다. 10Base-T 네트워크에서 동일한 커넥터를 사용하여 기존 카테고리 5 케이블링과의 역호환성을 제공합니다. IBM STP 유형 1 커넥터를 사용, 차폐된 DB9 커넥터입니다. 이 커넥터는 토큰 링 네트워크에서 일반적으로 사용됩니다.

카테고리 5(e) UTP 케이블

UTP 100Base-TX 미디어 인터페이스는 두 쌍의 전선을 사용합니다. 누화 및 가능한 신호 왜곡을 최소화하려면 나머지 4개의 와이어를 사용하여 신호를 전달해서는 안 됩니다. 각 쌍에 대한 송신 및 수신 신호는 극성이 있으며 한 와이어는 양극(+) 및 다른 하나는 음극(-) 신호를 전달합니다. 100Base-TX 네트워크용 케이블 와이어의 색상 코딩과 커넥터의 핀 번호는 표에 나와 있습니다. 1. 100Base-TX PHY 레이어는 ANSI TP-PMD 표준 이후에 개발되었지만 RJ 45 커넥터 핀 번호는 이미 사용된 10Base-T 핀아웃과 일치하도록 변경되었습니다. ANSI TP-PMD 표준은 핀 7과 9를 사용하여 데이터를 수신하는 반면 100Base-TX 및 10Base-T 표준은 이를 위해 핀 3과 6을 사용합니다. 이 배선을 사용하면 10 Base 어댑터 대신 100Base-TX 어댑터를 사용할 수 있습니다 - T 배선을 변경하지 않고 동일한 카테고리 5 케이블에 연결하십시오. RJ 45 커넥터에서 사용된 전선 쌍은 핀 1, 2 및 3, 6에 연결됩니다. 전선을 올바르게 연결하려면 해당 색상 코딩을 따르십시오.

표 1. 커넥터 접점의 목적MDI케이블UTP100Base-TX

노드는 프레임(프레임)을 교환하여 서로 상호 작용합니다. 고속 이더넷에서 프레임은 네트워크를 통한 교환의 기본 단위입니다. 노드 간에 전송되는 모든 정보는 하나 이상의 프레임의 데이터 필드에 저장됩니다. 한 노드에서 다른 노드로 프레임을 전달하는 것은 모든 네트워크 노드를 고유하게 식별하는 방법이 있는 경우에만 가능합니다. 따라서 LAN의 모든 노드에는 MAC 주소라는 주소가 있습니다. 이 주소는 고유합니다. 로컬 네트워크의 두 노드는 동일한 MAC 주소를 가질 수 없습니다. 더욱이 ARCNet을 제외한 어떤 LAN 기술에서도 전 세계의 어떤 두 노드도 동일한 MAC 주소를 가질 수 없습니다. 모든 프레임에는 수신자 주소, 발신자 주소 및 데이터의 세 가지 주요 정보가 포함됩니다. 일부 프레임에는 다른 필드가 있지만 나열된 세 개만 필요합니다. 그림 4는 고속 이더넷 프레임 구조를 보여줍니다.

그림 4. 프레임 구조빠른이더넷

• 받는 사람의 주소- 데이터를 수신하는 노드의 주소가 표시됩니다.
• 보낸 사람의 주소- 데이터를 보낸 노드의 주소가 표시됩니다.
• 길이 / 유형(L / T - 길이 / 유형) - 전송된 데이터 유형에 대한 정보를 포함합니다.
• 프레임 체크섬(PCS - Frame Check Sequence) - 수신 노드가 수신한 프레임의 정확성을 확인하도록 설계되었습니다.

최소 프레임 크기는 64옥텟 또는 512비트(단어 팔중주그리고 바이트 -동의어). 최대 프레임 크기는 1518 옥텟 또는 12144비트입니다.

프레임 주소 지정

고속 이더넷 네트워크의 각 노드에는 MAC 주소 또는 노드 주소라는 고유 번호가 있습니다. 이 숫자는 48비트(6바이트)로 구성되며 장치 제조 중에 네트워크 인터페이스에 할당되고 초기화 중에 프로그래밍됩니다. 따라서 네트워크 관리자가 할당한 8비트 주소를 사용하는 ARCNet을 제외한 모든 LAN의 네트워크 인터페이스에는 지구상의 다른 모든 MAC 주소와 다른 고유한 MAC 주소가 내장되어 있으며 제조업체가 할당합니다. IEEE와 일치합니다.

네트워크 인터페이스의 관리를 용이하게 하기 위해 IEEE는 그림 5와 같이 48비트 주소 필드를 네 부분으로 분할할 것을 제안했습니다. 주소의 처음 두 비트(비트 0 및 1)는 주소 유형 플래그입니다. 플래그의 의미는 주소 부분이 해석되는 방식을 결정합니다(비트 2 - 47).

그림 5. MAC 주소 형식

I/G 비트가 호출됩니다. 개인/그룹 주소 플래그주소가 무엇인지(개인 또는 그룹) 보여줍니다. 개별 주소는 네트워크에서 하나의 인터페이스(또는 노드)에만 할당됩니다. I/G 비트가 0으로 설정된 주소는 MAC 주소또는 노드 주소. I/O 비트가 1로 설정되면 주소는 그룹에 속하며 일반적으로 호출됩니다. 다지점 주소(멀티캐스트 주소) 또는 기능적 주소(기능 주소). 멀티캐스트 주소는 하나 이상의 LAN 네트워크 인터페이스에 할당할 수 있습니다. 멀티캐스트 주소로 전송된 프레임은 해당 주소가 있는 모든 LAN 네트워크 인터페이스를 수신하거나 복사합니다. 멀티캐스트 주소를 사용하면 로컬 네트워크에 있는 호스트의 하위 집합으로 프레임을 보낼 수 있습니다. I/O 비트가 1로 설정되면 비트 46~0은 일반 주소의 U/L, OUI 및 OUA 필드가 아닌 멀티캐스트 주소로 처리됩니다. U/L 비트가 호출됩니다. 범용/로컬 제어 플래그주소가 네트워크 인터페이스에 할당된 방식을 결정합니다. I/O 및 U/L의 두 비트가 모두 0으로 설정되면 주소는 앞에서 설명한 고유한 48비트 식별자입니다.

OUI(조직적으로 고유한 식별자 - 조직적으로 고유한 식별자). IEEE는 네트워크 어댑터 및 인터페이스의 각 제조업체에 하나 이상의 OUI를 할당합니다. 각 제조업체는 OUA(조직적으로 고유한 주소 - 조직적으로 고유한 주소),생성하는 장치가 있어야 합니다.

U/L 비트가 설정되면 주소는 로컬에서 관리됩니다. 이는 네트워크 인터페이스 제조업체에서 지정하지 않았음을 의미합니다. 모든 조직은 U/L 비트를 1로 설정하고 비트 2~47을 선택한 값으로 설정하여 네트워크 인터페이스에 대한 자체 MAC 주소를 만들 수 있습니다. 프레임을 수신한 네트워크 인터페이스는 먼저 대상 주소를 디코딩합니다. I/O 비트가 주소에 설정되면 MAC 계층은 대상 주소가 노드에 저장된 목록에 있는 경우에만 이 프레임을 수신합니다. 이 기술을 사용하면 한 노드가 여러 노드에 프레임을 보낼 수 있습니다.

라는 특수한 멀티캐스트 주소가 있습니다. 방송 주소. 48비트 IEEE 브로드캐스트 주소에서 모든 비트는 1로 설정됩니다. 프레임이 대상 브로드캐스트 주소로 전송되면 네트워크의 모든 노드가 이를 수신하여 처리합니다.

필드 길이/유형

L / T(길이 / 유형) 필드는 두 가지 다른 용도로 사용됩니다.

• 공백이 있는 패딩을 제외하고 프레임의 데이터 필드 길이를 결정합니다.
• 데이터 필드의 데이터 유형을 나타냅니다.

0에서 1500 사이의 L/T 필드 값은 프레임의 데이터 필드 길이입니다. 값이 높을수록 프로토콜 유형을 나타냅니다.

일반적으로 L/T 필드는 1983년 이전에 출시된 장비에 대해 여러 호환성 문제를 야기한 IEEE의 이더넷 표준화의 역사적 잔재입니다. 현재 이더넷과 고속 이더넷은 L/T 필드를 사용하지 않습니다. 지정된 필드는 프레임을 처리하는 소프트웨어(즉, 프로토콜)와의 조정에만 사용됩니다. 그러나 L/T 필드의 진정한 표준 목적은 길이 필드로 사용하는 것입니다. 802.3 사양에서는 데이터 유형 필드로의 사용 가능성에 대해 언급조차 하지 않습니다. 표준은 "4.4.2절에 명시된 것보다 큰 길이 필드 값을 가진 프레임은 무시, 폐기 또는 개인적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 프레임의 사용은 이 표준의 범위를 벗어납니다."라고 명시합니다.

지금까지 말한 내용을 요약하면 L/T 필드가 프레임 유형. L/T 필드의 길이가 설정되어 있는 Fast Ethernet 및 Ethernet 프레임(L/T 값 802.3, 동일한 필드의 값으로 데이터 타입이 설정되어 있는 프레임(L/T 값> 1500)이라고 함) 프레임 이더넷- II또는 딕스.

데이터 필드

데이터 필드에서한 노드가 다른 노드로 보내는 정보를 포함합니다. 매우 구체적인 정보를 저장하는 다른 필드와 달리 데이터 필드는 크기가 46바이트 이상 1500바이트 이하인 한 거의 모든 정보를 포함할 수 있습니다. 데이터 필드의 내용이 형식화되고 해석되는 방식은 프로토콜에 의해 결정됩니다.

길이가 46바이트 미만인 데이터를 보내야 하는 경우 LLC 계층은 데이터 끝에 알 수 없는 값의 바이트를 추가합니다. 중요하지 않은 데이터(패드 데이터). 결과적으로 필드 길이는 46바이트가 됩니다.

프레임이 802.3 유형인 경우 L/T 필드는 유효한 데이터의 양을 나타냅니다. 예를 들어, 12바이트 메시지가 전송되는 경우 L/T 필드에는 값 12가 포함되고 데이터 필드에는 34개의 추가 무의미한 바이트가 포함됩니다. 중요하지 않은 바이트를 추가하면 Fast Ethernet LLC 계층이 시작되며 일반적으로 하드웨어에서 구현됩니다.

MAC 계층 기능은 L/T 필드의 내용을 지정하지 않습니다. 소프트웨어는 지정합니다. 이 필드의 값을 설정하는 것은 거의 항상 네트워크 인터페이스 드라이버에 의해 수행됩니다.

프레임 체크섬

PCS(Frame Check Sequence)는 수신된 프레임이 손상되지 않도록 합니다. MAC 레벨에서 전송된 프레임을 구성할 때 특별한 수학 공식이 사용됩니다. CRC(Cyclic Redundancy Check), 32비트 값을 계산하도록 설계되었습니다. 결과 값은 프레임의 FCS 필드에 배치됩니다. 프레임의 모든 바이트 값은 CRC를 계산하는 MAC 계층 요소의 입력에 제공됩니다. FCS 필드는 가장 중요한 Fast Ethernet 오류 감지 및 수정 메커니즘입니다. 대상 주소의 첫 번째 바이트에서 시작하여 데이터 필드의 마지막 바이트로 끝납니다.

DSAP 및 SSAP 필드 값

고속 이더넷 - 1995년 10월 26일에 공식적으로 채택된 IEEE 802.3 u 사양은 100Mb/s 속도로 구리 및 광섬유 케이블을 모두 사용하여 작동하는 네트워크에 대한 데이터 링크 프로토콜 표준을 정의합니다. 새로운 사양은 동일한 프레임 형식, CSMA/CD 미디어 액세스 메커니즘 및 스타 토폴로지를 사용하는 이더넷 IEEE 802.3 표준의 후속 제품입니다. 케이블 유형, 세그먼트 길이 및 허브 수를 포함하여 처리량을 증가시키기 위해 여러 물리적 계층 구성 요소가 발전했습니다.

물리적 계층

고속 이더넷 표준은 3가지 유형의 100Mbps 이더넷 신호 매체를 정의합니다.

· 100Base-TX - 2개의 꼬인 전선. 전송은 ANSI(American National Standards Institute - American National Standards Institute)에서 개발한 꼬인 물리적 매체에서의 데이터 전송 표준에 따라 수행됩니다. 코일 데이터 케이블은 차폐되거나 차폐되지 않을 수 있습니다. 4B/5B 데이터 코딩 알고리즘 및 MLT-3 물리적 코딩 방법을 사용합니다.

· 100Base-FX - 2개의 코어, 광섬유 케이블. 전송은 또한 광섬유 미디어의 데이터 전송에 대한 ANSI 표준에 따라 수행됩니다. 4B/5B 데이터 코딩 알고리즘 및 NRZI 물리적 코딩 방법을 사용합니다.

· 100Base-T4는 IEEE 802.3u 위원회에서 개발한 특수 사양입니다. 이 사양에 따르면 데이터 전송은 4개의 꼬인 전화선 쌍을 통해 수행되며 이를 UTP 카테고리 3 케이블이라고 하며 8B/6T 데이터 코딩 알고리즘과 NRZI 물리적 코딩 방법을 사용합니다.

다중 모드 케이블

이 유형의 광섬유 케이블은 50 또는 62.5 마이크로미터 코어와 125 마이크로미터 외부 피복이 있는 광섬유를 사용합니다. 이러한 케이블을 50/125(62.5/125) 마이크로미터 다중 모드 광섬유 케이블이라고 합니다. 파장이 850(820) 나노미터인 LED 송수신기는 다중 모드 케이블을 통해 광 신호를 전송하는 데 사용됩니다. 다중 모드 케이블이 전이중 모드에서 작동하는 스위치의 두 포트를 연결하는 경우 최대 2000미터 길이가 될 수 있습니다.

단일 모드 케이블

단일 모드 광섬유는 다중 모드 광섬유보다 코어 직경이 10마이크로미터 더 작고 단일 모드 케이블을 통한 전송을 위해 레이저 트랜시버를 사용하여 집합적으로 장거리에서 효율적인 전송을 제공합니다. 전송된 빛 신호의 파장은 1300나노미터인 코어 직경에 가깝습니다. 이 숫자는 제로 분산 파장으로 알려져 있습니다. 단일 모드 케이블에서는 분산 및 신호 손실이 매우 낮아 다중 모드 광섬유의 경우보다 광 신호가 장거리로 전송될 수 있습니다.

38. 기가비트 이더넷 기술, 일반 특성, 물리적 환경 사양, 기본 개념.
3.7.1. 표준의 일반적인 특성

Fast Ethernet 제품이 시장에 출시된 직후 네트워크 통합자와 관리자는 기업 네트워크를 구축할 때 특정 한계를 느끼기 시작했습니다. 많은 경우에 100Mbps 채널을 통해 연결된 서버는 100Mbps에서도 작동하는 네트워크 백본에 과부하가 걸렸습니다(FDDI 및 고속 이더넷 백본). 속도 계층의 다음 단계가 필요했습니다. 1995년에는 ATM 스위치만이 더 높은 수준의 속도를 제공할 수 있었고 당시에는 이 기술을 로컬 네트워크로 편리하게 마이그레이션할 수 있는 수단이 없었습니다(LAN Emulation - LANE 사양이 1995년 초에 채택되었지만 실제 구현은 여전히 앞서 있음) 로컬 네트워크에 감히 거의 아무도 구현하지 않았습니다. 또한 ATM 기술은 매우 높은 수준의 비용으로 구별되었습니다.

그래서 IEEE가 취한 다음 단계는 논리적으로 보였습니다. 1995년 6월 Fast Ethernet 표준이 최종적으로 채택된 지 5개월 후, IEEE High Speed ​​Technology Research Group은 더 높은 비트 전송률.

1996년 여름, 802.3z 그룹은 가능한 한 이더넷과 유사한 프로토콜을 개발하지만 비트 전송률은 1000Mbps라고 발표했습니다. 패스트 이더넷과 마찬가지로 이 메시지는 이더넷 지지자들에게 큰 호응을 받았습니다.

열광의 주된 이유는 네트워크 계층의 하위 수준에 위치한 혼잡한 이더넷 세그먼트를 고속 이더넷으로 마이그레이션하는 것과 유사하게 네트워크 백본을 기가비트 이더넷으로 원활하게 마이그레이션할 것이라는 전망이었습니다. 또한 기가비트 속도로 데이터를 전송하는 경험은 이미 영토 네트워크(SDH 기술)와 로컬 네트워크에서 모두 가능했습니다. 고속 주변 장치를 대형 컴퓨터에 연결하고 광섬유를 통해 데이터를 전송하는 데 주로 사용되는 파이버 채널 기술 - 이중화 코드 8B / 10B를 통해 기가비트에 가까운 속도의 광 케이블.

표준의 첫 번째 버전은 1997년 1월에 검토되었으며 802.3z 표준은 1998년 6월 29일 IEEE 802.3 위원회 회의에서 최종적으로 채택되었습니다. 트위스트 페어 카테고리 5에서 기가비트 이더넷을 구현하는 작업은 이미 이 표준 초안의 여러 버전을 고려한 특별 위원회 802.3ab로 이전되었으며 1998년 7월부터 프로젝트가 상당히 안정되었습니다. 802.3ab 표준의 최종 채택은 1999년 9월로 예정되어 있습니다.

표준이 채택될 때까지 기다리지 않고 일부 회사는 1997년 여름까지 광섬유 케이블에 최초의 기가비트 이더넷 장비를 출시했습니다.

기가비트 이더넷 표준 개발자의 주요 아이디어는 1000Mbps의 비트 전송률에 도달하면서 기존 이더넷 기술의 아이디어를 최대한 보존하는 것입니다.

새로운 기술을 개발할 때 네트워크 기술 개발의 일반적인 과정을 따르는 일부 기술 혁신을 기대하는 것은 당연하기 때문에 기가비트 이더넷은 느린 대응물과 마찬가지로 프로토콜 수준에서 ~하지 않을 것이다지원하다:

• 서비스 품질;
• 중복 연결;
• 노드 및 장비의 작동 가능성 테스트(후자의 경우 - 이더넷 10Base-T 및 10Base-F 및 고속 이더넷에 대해 수행되는 것처럼 포트 간 통신 테스트 제외).

세 가지 명명된 속성은 모두 현대 네트워크, 특히 가까운 미래의 네트워크에서 매우 유망하고 유용한 것으로 간주됩니다. 기가비트 이더넷의 저자들은 왜 그것들을 포기합니까?

기가비트 이더넷 기술 개발자의 주요 아이디어는 백본의 고속과 스위치에 우선 순위 패킷을 할당하는 기능이 품질을 보장하기에 충분한 네트워크가 꽤 있고 앞으로도 계속 존재할 것이라는 것입니다. 모든 네트워크 클라이언트에 대한 전송 서비스. 드문 경우지만 백본이 충분히 로드되고 서비스 품질에 대한 요구 사항이 매우 엄격할 때 높은 기술적 복잡성으로 인해 모든 사람에게 서비스 품질을 보장하는 ATM 기술을 사용해야 합니다. 주요 유형의 트래픽.

39. 네트워크 기술에 사용되는 구조적 케이블링 시스템.
SCS(Structured Cabling System)는 스위칭 요소(케이블, 커넥터, 커넥터, 크로스오버 패널 및 캐비닛)의 집합과 함께 사용하기 위한 기술로, 정기적이고 쉽게 확장 가능한 통신 구조를 만들 수 있습니다. 컴퓨터 네트워크.

구조화된 케이블링 시스템은 일종의 "구성자"로, 네트워크 설계자가 표준 커넥터로 연결되고 표준 크로스오버 패널을 켜는 표준 케이블에서 필요한 구성을 구축하는 데 도움을 줍니다. 필요한 경우 연결 구성을 쉽게 변경할 수 있습니다. 컴퓨터 추가, 세그먼트 전환, 불필요한 장비 제거, 컴퓨터와 허브 간의 연결 변경 등입니다.

구조화된 케이블링 시스템을 구축할 때 기업의 각 작업장에는 현재 필요하지 않더라도 전화와 컴퓨터를 연결하기 위한 소켓이 있어야 한다고 가정합니다. 즉, 좋은 구조의 케이블링 시스템은 중복됩니다. 기존 케이블을 다시 연결하여 새 장치의 연결을 변경할 수 있으므로 향후 비용을 절약할 수 있습니다.

구조화된 케이블링 시스템의 일반적인 계층 구조는 다음과 같습니다.

• 수평 하위 시스템(바닥 내);
• 수직 하위 시스템(건물 내부);
• 캠퍼스 하위 시스템(여러 건물이 있는 한 영역 내).

수평 하위 시스템바닥 마샬링 캐비닛을 사용자 콘센트에 연결합니다. 이 유형의 하위 시스템은 건물의 바닥에 해당합니다. 수직 하위 시스템각 층의 마샬링 캐비닛을 건물의 중앙 제어실에 연결합니다. 계층 구조의 다음 단계는 캠퍼스 하위 시스템,여러 건물을 전체 캠퍼스의 주 제어실에 연결합니다. 케이블링 시스템의 이 부분을 일반적으로 백본이라고 합니다.

혼란스러운 케이블 대신 구조화된 케이블을 사용하면 많은 이점이 있습니다.

· 다재.잘 조직된 구조화된 케이블링 시스템은 로컬 컴퓨터 네트워크에서 컴퓨터 데이터를 전송하고, 로컬 전화 네트워크를 구성하고, 비디오 정보를 전송하고, 화재 안전 센서 또는 보안 시스템의 신호를 전송하기 위한 통합 매체가 될 수 있습니다. 이를 통해 기업의 경제 서비스 및 생명 유지 시스템에 대한 제어, 모니터링 및 관리의 많은 프로세스를 자동화할 수 있습니다.

· 서비스 수명 증가.잘 구성된 케이블링 시스템의 노후화는 10-15년이 될 수 있습니다.

· 새로운 사용자를 추가하고 위치를 변경하는 비용을 줄입니다.케이블 시스템의 비용은 상당하며 주로 케이블 비용이 아니라 설치 비용에 의해 결정되는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 케이블 길이를 늘리면서 여러 번 배치하는 것보다 케이블 포설 작업을 일회성으로 수행하는 것이 더 유리합니다. 이 접근 방식을 사용하면 사용자를 추가하거나 이동하는 모든 작업이 컴퓨터를 기존 콘센트에 연결하는 것으로 축소됩니다.

· 손쉬운 네트워크 확장 가능성.구조화된 케이블링 시스템은 모듈식이므로 쉽게 확장할 수 있습니다. 예를 들어 기존 서브넷에 영향을 주지 않고 새 서브넷을 트렁크에 추가할 수 있습니다. 네트워크의 나머지 부분과 독립적으로 별도의 서브넷에서 케이블 유형을 변경할 수 있습니다. 구조화된 케이블링 시스템은 네트워크 자체가 이미 물리적 세그먼트로 분할되어 있기 때문에 쉽게 관리할 수 있는 논리적 세그먼트로 네트워크를 분할하는 기반입니다.

· 보다 효율적인 서비스를 제공합니다.구조화된 케이블링 시스템은 버스 케이블링보다 서비스 및 문제 해결이 더 쉽습니다. 버스 케이블링의 경우 장치 또는 연결 요소 중 하나의 오류가 전체 네트워크의 찾기 어려운 오류로 이어집니다. 구조화된 케이블링 시스템에서는 세그먼트의 집계가 허브를 사용하여 수행되기 때문에 한 세그먼트의 장애가 다른 세그먼트에 영향을 미치지 않습니다. 집중 장치는 결함 영역을 진단하고 위치를 파악합니다.

· 신뢰할 수 있음.구조화된 케이블링 시스템은 이러한 시스템의 제조업체가 개별 구성 요소의 품질뿐만 아니라 호환성도 보장하기 때문에 신뢰성이 높아졌습니다.

40. 허브 및 네트워크 어댑터, 원리, 사용, 기본 개념.
허브는 네트워크 어댑터 및 케이블과 함께 LAN을 만드는 데 사용할 수 있는 최소 장비 양을 나타냅니다. 이러한 네트워크는 공통 공유 환경을 나타냅니다.

네트워크 어댑터(네트워크 인터페이스 카드, NIC)드라이버와 함께 최종 네트워크 노드인 컴퓨터에서 개방형 시스템 모델의 두 번째 링크 계층을 구현합니다. 보다 정확하게는 네트워크 운영 체제에서 한 쌍의 어댑터와 드라이버는 물리적 계층과 MAC 계층의 기능만 수행하는 반면 LLC 계층은 일반적으로 모든 드라이버와 네트워크 어댑터에 대해 동일한 운영 체제 모듈에 의해 구현됩니다. 실제로 이것은 IEEE 802 프로토콜 스택의 모델에 따라야 하는 방식입니다.예를 들어 Windows NT에서는 LLC 레벨이 NDIS 모듈에서 구현되는데, 이는 어떤 기술이든 관계없이 모든 네트워크 어댑터 드라이버에 공통입니다. 드라이버가 지원합니다.

네트워크 어댑터는 드라이버와 함께 프레임 전송 및 수신의 두 가지 작업을 수행합니다.

클라이언트 컴퓨터용 어댑터에서는 대부분의 작업이 드라이버로 옮겨져 어댑터가 더 간단하고 저렴해집니다. 이 접근 방식의 단점은 컴퓨터의 RAM에서 네트워크로 프레임을 전송하는 일상적인 작업으로 인해 컴퓨터의 중앙 프로세서가 많이 로드된다는 것입니다. 중앙 프로세서는 사용자의 응용 프로그램 작업을 수행하는 대신 이 작업을 수행해야 합니다.

네트워크 어댑터는 컴퓨터에 설치하기 전에 구성해야 합니다. 어댑터 구성은 일반적으로 어댑터에서 사용하는 IRQ, DMA 채널 번호(어댑터가 DMA 모드를 지원하는 경우) 및 I/O 포트의 기본 주소를 지정합니다.

로컬 네트워크의 거의 모든 최신 기술에서 여러 개의 동일한 이름을 가진 장치가 정의됩니다. 바퀴통(집중기), 허브(허브), 중계기(중계기). 이 장치의 적용 분야에 따라 기능 및 디자인의 구성이 크게 변경됩니다. 주요 기능만 변경되지 않고 그대로 유지됩니다. 프레임 반복해당 표준에서 정의한 알고리즘에 따라 모든 포트(이더넷 표준에 정의된 대로) 또는 일부 포트에서만.

허브에는 일반적으로 네트워크의 끝 노드(컴퓨터)가 케이블의 별도의 물리적 세그먼트를 사용하여 연결되는 여러 포트가 있습니다. 집중 장치는 개별 물리적 네트워크 세그먼트를 단일 공유 환경으로 결합하며, 이 환경에 대한 액세스는 고려되는 LAN 프로토콜 중 하나(이더넷, 토큰링 등)에 따라 수행됩니다. 기술은 자체 허브(이더넷)를 생성합니다. 토큰 링; FDDI 및 100VG-AnyLAN. 특정 프로토콜의 경우 때때로 이 장치의 고유한 고도로 전문화된 이름이 사용되며, 이는 기능을 보다 정확하게 반영하거나 전통에 따라 사용됩니다. 예를 들어 MSAU라는 이름은 토큰링 집중 장치의 특징입니다.

각 허브는 지원하는 기술의 해당 프로토콜에 정의된 몇 가지 기본 기능을 수행합니다. 이 기능은 기술 표준에 일부 세부적으로 정의되어 있지만 구현 시 다른 제조업체의 허브는 포트 수, 여러 유형의 케이블 지원 등과 같은 세부 사항에서 다를 수 있습니다.

기본 기능 외에도 허브는 표준에 전혀 정의되어 있지 않거나 선택 사항인 여러 추가 기능을 수행할 수 있습니다. 예를 들어 토큰 링 허브는 오작동 포트를 차단하고 백업 링으로 전환하는 기능을 수행할 수 있지만 이러한 기능은 표준에 설명되어 있지 않습니다. 허브는 네트워크의 모니터링 및 운영을 용이하게 하는 추가 기능을 수행하기 위한 편리한 장치로 판명되었습니다.

41. 브리지 및 스위치의 사용, 원칙, 기능, 예, 제한 사항
브리지 및 스위치를 사용한 구조화

네트워크는 브리지 및/또는 스위치(스위치, 스위칭 허브)의 두 가지 유형의 장치를 사용하여 논리적 세그먼트로 나눌 수 있습니다.

브리지와 스위치는 기능적 쌍둥이입니다. 이 두 장치 모두 동일한 알고리즘을 기반으로 프레임을 진행합니다. 브리지와 스위치는 두 가지 유형의 알고리즘을 사용합니다. 투명한 다리, IEEE 802.1D 표준 또는 알고리즘에 설명된 소스 라우팅 브리지토큰링 네트워크용 IBM에서 제공합니다. 이러한 표준은 첫 번째 스위치가 도입되기 훨씬 전에 개발되었으므로 "브리지"라는 용어를 사용합니다. 이더넷 기술을 위한 최초의 산업용 스위치 모델이 탄생했을 때, 이 모델은 12년 동안 로컬 및 글로벌 네트워크의 브리지에서 수행된 동일한 IEEE 802.ID 프레임 전달 알고리즘을 수행했습니다.

스위치와 브리지의 주요 차이점은 브리지는 프레임을 순차적으로 처리하는 반면 스위치는 프레임을 병렬로 처리한다는 것입니다. 이러한 상황은 네트워크가 적은 수의 세그먼트로 분할되고 세그먼트 간 트래픽이 적던 시대에 다리가 나타났기 때문입니다(80x20% 규칙 준수).

오늘날 브리지는 여전히 네트워크에서 작동하지만 두 원격 LAN 간의 상당히 느린 글로벌 링크에서만 작동합니다. 이러한 브리지를 원격 브리지라고 하며 802.1D 또는 소스 라우팅과 같은 방식으로 작동합니다.

투명 브리지는 동일한 기술 내에서 프레임을 전송하는 것 외에도 이더넷에서 토큰 링으로, FDDI에서 이더넷으로 등과 같은 LAN 프로토콜을 변환할 수 있습니다. 투명 브리지의 이러한 속성은 IEEE 802.1H 표준에 설명되어 있습니다.

다음에서는 브리지 알고리즘을 사용하여 프레임을 진행하고 로컬 네트워크에서 작동하는 장치를 현대 용어인 "스위치"라고 부를 것입니다. 다음 섹션에서 802.1D 및 소스 라우팅 알고리즘 자체를 설명할 때 이러한 표준에서 실제로 호출되는 장치를 일반적으로 브리지라고 합니다.

42. 로컬 네트워크용 스위치, 프로토콜, 작동 모드, 예.
8개의 10Base-T 포트 각각은 하나의 EPP(Ethernet Packet Processor)에 의해 제공됩니다. 또한 스위치에는 모든 EPP 프로세서의 작업을 조정하는 시스템 모듈이 있습니다. 시스템 모듈은 스위치의 일반 주소 테이블을 유지 관리하고 스위치의 SNMP 관리를 제공합니다. 포트 간에 프레임을 전송하기 위해 전화 스위치 또는 다중 프로세서 컴퓨터에서 볼 수 있는 것과 유사한 스위칭 패브릭이 사용되어 다중 프로세서를 다중 메모리 모듈과 연결합니다.

스위칭 매트릭스는 채널 스위칭의 원리에 따라 작동합니다. 8개 포트의 경우 매트릭스는 각 포트의 송신기와 수신기가 서로 독립적으로 작동할 때 반이중 포트 작동에서 8개의 동시 내부 채널 및 전이중에서 16개의 내부 채널을 제공할 수 있습니다.

프레임이 포트에 도착하면 EPP 프로세서는 대상 주소를 읽기 위해 프레임의 처음 몇 바이트를 버퍼링합니다. 목적지 주소를 수신한 후 프로세서는 프레임의 나머지 바이트가 도착할 때까지 기다리지 않고 즉시 패킷을 전송하기로 결정합니다.

프레임을 다른 포트로 전송해야 하는 경우 프로세서는 스위칭 매트릭스로 전환하여 대상 주소에 대한 경로가 통과하는 포트와 해당 포트를 연결하는 경로를 설정하려고 시도합니다. 스위칭 패브릭은 대상 포트가 그 순간에 비어 있는 경우, 즉 다른 포트에 연결되지 않은 경우에만 이 작업을 수행할 수 있습니다. 이 경우 프레임은 입력 포트 프로세서에 의해 완전히 버퍼링되고, 그 후 프로세서는 출력 포트가 해제되고 스위칭 매트릭스가 원하는 경로를 형성할 때까지 기다립니다. 원하는 경로가 설정된 후 버퍼링된 프레임 바이트는 다음으로 전송됩니다. 그것은 출력 포트 프로세서에 의해 수신됩니다. 다운스트림 프로세서가 CSMA/CD 알고리즘을 사용하여 연결된 이더넷 세그먼트에 액세스하는 즉시 프레임 바이트가 네트워크로 전송됩니다. 설명된 풀 버퍼링 없이 프레임을 전송하는 방법을 "즉시" 또는 "컷스루" 스위칭이라고 합니다. 스위치를 사용할 때 네트워크 성능을 향상시키는 주된 이유는 평행 한다중 프레임 처리 이 효과는 그림 1에 설명되어 있습니다. 4.26. 그림은 이더넷 프로토콜의 경우 8개 포트 중 4개 포트가 최대 10Mb/s의 속도로 데이터를 전송하고, 이 데이터를 스위치의 다른 4개 포트에 충돌 없이 전송할 때 성능 향상 측면에서 이상적인 상황을 나타냅니다. 네트워크 노드 간의 데이터 흐름은 각 프레임 수신 포트가 자체 출력 포트를 갖도록 분산됩니다. 스위치가 입력 포트로 들어오는 프레임의 최대 속도에서도 입력 트래픽을 처리할 수 있다면 주어진 예에서 총 스위치 성능은 4x10 = 40Mbps가 될 것이며 N 포트에 대한 예를 일반화할 때 - (N / 2) x10Mbps. 스위치는 포트에 연결된 각 스테이션이나 세그먼트에 전용 프로토콜 대역폭을 제공한다고 하는데, 당연히 네트워크 상황이 그림 1과 같이 항상 발전하는 것은 아닙니다. 4.26. 두 스테이션, 예를 들어 포트에 연결된 스테이션인 경우 3 그리고 4, 동시에 포트에 연결된 동일한 서버에 데이터를 써야 합니다. 8, 포트 5가 20Mbps로 데이터를 전송할 수 없기 때문에 스위치는 각 스테이션에 10Mbps 데이터 스트림을 할당할 수 없습니다. 스테이션 프레임은 입력 포트의 내부 대기열에서 대기합니다. 3 그리고 4, 포트가 자유로워지면 8 다음 프레임을 전송합니다. 분명히 데이터 스트림의 이러한 배포를 위한 좋은 솔루션은 서버를 고속 이더넷과 같은 고속 포트에 연결하는 것입니다. 스위치의 주요 이점 덕분에 로컬에서 매우 좋은 위치를 차지했습니다. 네트워크는 고성능이므로 스위치 개발자는 이러한 방식으로 출시하려고 합니다. 논블로킹스위치 모델.

43. 투명 다리의 알고리즘.
투명 브리지는 수신 프레임을 다른 세그먼트로 전송할지 여부를 결정할 수 있는 기반으로 특수 주소 테이블을 독립적으로 구축하기 때문에 엔드 노드의 네트워크 어댑터에 보이지 않습니다. 투명 브리지를 사용하면 네트워크 어댑터가 없을 때와 같은 방식으로 작동합니다. 즉, 브리지를 통해 프레임을 가져오기 위해 추가 작업을 수행하지 않습니다. 투명 브리징 알고리즘은 브리지가 설치되는 LAN 기술과 무관하므로 투명 이더넷 브리지는 투명 FDDI 브리지처럼 작동합니다.

투명 브리지는 포트에 연결된 세그먼트에서 순환하는 트래픽의 수동 모니터링을 기반으로 주소 테이블을 작성합니다. 이 경우 브리지는 브리지 포트에 도착하는 데이터 프레임 소스의 주소를 고려합니다. 프레임 소스 주소를 기반으로 브리지는 이 노드가 하나 또는 다른 네트워크 세그먼트에 속한다고 결론을 내립니다.

그림 3과 같은 간단한 네트워크의 예를 이용하여 자동으로 브리지 주소 테이블을 생성하고 사용하는 과정을 생각해 보자. 4.18.

쌀. 4.18. 투명한 다리의 작동 원리

브리지는 두 개의 논리적 세그먼트를 연결합니다. 세그먼트 1은 브리지의 포트 1에 한 길이의 동축 케이블로 연결된 컴퓨터로 구성되며 세그먼트 2는 브리지의 포트 2에 다른 길이의 동축 케이블로 연결된 컴퓨터로 구성됩니다.

각 브리지 포트는 한 가지 예외를 제외하고 세그먼트에서 끝점 역할을 합니다. 브리지 포트에는 자체 MAC 주소가 없습니다. 다리의 항구는 소위 난잡한패킷 캡처 모드, 포트에 도착하는 모든 패킷이 버퍼 메모리에 저장됩니다. 이 모드의 도움으로 브리지는 연결된 세그먼트에서 전송되는 모든 트래픽을 모니터링하고 통과하는 패킷을 사용하여 네트워크 구성을 연구합니다. 모든 패킷이 버퍼에 기록되기 때문에 브리지에는 포트 주소가 필요하지 않습니다.

초기 상태에서 브리지는 MAC 주소가 각 포트에 연결된 컴퓨터에 대해 아무 것도 알지 못합니다. 따라서 이 경우 브리지는 이 프레임을 수신한 포트를 제외한 모든 포트에서 캡처 및 버퍼링된 프레임을 전송합니다. 이 예에서 브리지에는 포트가 두 개뿐이므로 포트 1에서 포트 2로 또는 그 반대로 프레임을 전송합니다. 브리지가 세그먼트에서 세그먼트로(예: 세그먼트 1에서 세그먼트 2로) 프레임을 보내려고 할 때 액세스 알고리즘의 규칙에 따라 끝 노드로 세그먼트 2에 다시 액세스하려고 시도합니다. 이 예에서는 다음과 같습니다. CSMA / CD 알고리즘의 규칙.

모든 포트로 프레임을 전송함과 동시에 브리지는 프레임의 소스 주소를 학습하고 필터링 또는 라우팅 테이블이라고도 하는 주소 테이블에 프레임의 소속에 대해 새 항목을 만듭니다.

브리지는 학습 단계를 통과한 후 더 효율적으로 작동할 수 있습니다. 예를 들어 컴퓨터 1에서 컴퓨터 3으로 향하는 프레임을 수신하면 주소 테이블에서 대상 주소 3과 주소가 일치하는지 검색합니다. 이러한 항목이 있으므로 브리지는 테이블 분석의 두 번째 단계를 수행합니다. - 하나의 세그먼트에 소스 주소(이 경우 주소 1)와 대상 주소(주소 3)가 있는 컴퓨터가 있는지 확인합니다. 이 예에서는 서로 다른 세그먼트에 있으므로 브리지가 작업을 수행합니다. 전송프레임 - 이전에 다른 세그먼트에 대한 액세스를 수신한 프레임을 다른 포트로 전송합니다.

목적지 주소를 알 수 없는 경우 브리지는 학습 프로세스의 초기 단계에서와 같이 프레임의 소스인 포트를 제외한 모든 포트로 프레임을 전송합니다.

44. 소스에서 라우팅하는 브리지.
소스 라우팅 브리징은 토큰 링과 FDDI 링을 연결하는 데 사용되지만 동일한 목적으로 투명 브리징을 사용할 수도 있습니다. SR(Source Routing)은 송신 스테이션이 스테이션이 연결된 링에 들어가기 전에 프레임이 통과해야 하는 중간 브리지 및 링에 대한 모든 주소 정보를 다른 링으로 전송된 프레임에 넣는다는 사실에 기반합니다.

그림 1과 같은 네트워크의 예를 이용하여 Source Routing bridge(이하 SR-bridge)의 동작 원리를 살펴보자. 4.21. 네트워크는 3개의 브리지로 연결된 3개의 링으로 구성됩니다. 링과 브리지에는 경로를 정의하는 식별자가 있습니다. SR 브리지는 주소 테이블을 구축하지 않지만 프레임을 진행할 때 데이터 프레임의 해당 필드에서 사용할 수 있는 정보를 사용합니다.

무화과. 4.21.소스 라우팅 브리지

각 패킷을 수신하면 SR-브리지는 자체 식별자에 대한 라우팅 정보 필드(RIF, 토큰 링 또는 FDDI 프레임)만 확인하면 됩니다. 그리고 그것이 존재하고 이 브리지에 연결된 링의 식별자와 함께 제공되는 경우 이 경우 브리지는 들어오는 프레임을 지정된 링으로 복사합니다. 그렇지 않으면 프레임이 다른 링으로 복사되지 않습니다. 어떤 경우든 프레임의 원본 복사본은 송신 스테이션의 원래 링을 통해 반환되고 다른 링으로 전송된 경우 프레임 상태 필드의 A(주소 인식) 및 C(복사된 프레임) 비트는 다음과 같습니다. 프레임이 목적지 스테이션에서 수신되었음을 송신 스테이션에 알리려면 1로 설정합니다(이 경우 브리지에서 다른 링으로 전송됨).

프레임 내 라우팅 정보가 항상 필요한 것은 아니고 서로 다른 링에 연결된 스테이션 간의 프레임 전송에만 해당하므로 프레임 내 RIF 필드의 존재는 개별/그룹 주소(I/G)를 1비트( 이 경우 소스 주소가 항상 개별적이므로 이 비트는 의도한 대로 사용되지 않습니다.

RIF에는 세 부분으로 구성된 제어 하위 필드가 있습니다.

• 프레임 유형 RIF 필드의 유형을 정의합니다. 경로를 찾고 알려진 경로를 따라 프레임을 보내는 데 사용되는 다양한 유형의 RIF 필드가 있습니다.
• 최대 프레임 길이 필드 MTU 값이 다른 링을 연결하기 위해 브리지에서 사용합니다. 브리지는 이 필드를 사용하여 가능한 최대 프레임 길이(즉, 전체 멀티파트 경로에 따른 최소 MTU 값)를 스테이션에 알립니다.
• RIF 필드 길이교차 고리와 다리의 식별자를 지정하는 경로 설명자의 수를 미리 알 수 없기 때문에 필요합니다.

소스 라우팅 알고리즘이 작동하려면 SRBF(단일 경로 브로드캐스트 프레임)와 ARBF(전체 경로 브로드캐스트 프레임)라는 두 가지 추가 프레임 유형이 사용됩니다.

모든 SR 브리지는 프레임의 소스 포트를 제외한 모든 포트에 ARBF 프레임을 보내도록 관리자가 수동으로 구성해야 하며, SRBF 프레임의 경우 네트워크에 루프가 없도록 일부 브리지 포트를 차단해야 합니다.

소스 라우팅 브리지의 장점과 단점

45. 스위치: 작업에 영향을 미치는 기술적 구현, 기능, 특성.
스위치의 기술적 구현의 특징. 많은 1세대 스위치는 라우터, 즉 내부 고속 버스를 통해 인터페이스 포트에 연결된 범용 중앙 처리 장치를 기반으로 했습니다. 이러한 스위치의 주요 단점은 속도가 느리다는 것입니다. 범용 프로세서는 인터페이스 모듈 간의 프레임 전송을 위한 대량의 특수 작업에 대처할 수 없었습니다. 성공적인 비차단 작동을 위한 프로세서 칩 외에도 스위치는 포트 프로세서 칩 간에 프레임을 전송하는 고속 노드도 필요합니다. 현재 스위치는 이러한 교환 노드가 구축되는 기반으로 세 가지 체계 중 하나를 사용합니다.

• 스위칭 매트릭스;
• 공유 다중 입력 메모리;
• 일반 버스.

오늘날에는 통합 네트워크 카드 또는 두 개 없이 판매되는 노트북이나 마더보드를 찾는 것이 거의 불가능합니다. 모두 RJ45(보다 정확하게는 8P8C) 커넥터가 하나 있지만 컨트롤러의 속도는 몇 배 차이가 날 수 있습니다. 저렴한 모델에서는 초당 100메가비트(고속 이더넷)이고 더 비싼 모델에서는 1000(기가비트 이더넷)입니다.

컴퓨터에 LAN 컨트롤러가 내장되어 있지 않으면 Intel Pentium 4 또는 AMD Athlon XP 프로세서를 기반으로 하는 "노인"과 "조상"일 가능성이 큽니다. 이러한 "공룡"은 PCI Express 버스가 태어날 때 존재하지 않았기 때문에 PCI 슬롯이 있는 개별 네트워크 카드를 설치해야만 유선 네트워크와 "친구가 될" 수 있습니다. 그러나 PCI 버스(33MHz)의 경우에도 대역폭이 기가비트 컨트롤러의 고속 잠재력을 완전히 발휘하기에 충분하지 않을 수 있지만 최신 기가비트 이더넷 표준을 지원하는 네트워크 카드가 생산됩니다.

그러나 100메가비트 통합 네트워크 카드의 경우에도 1000메가비트로 "업그레이드"하려는 사람들은 별도의 어댑터를 구입해야 합니다. 가장 좋은 옵션은 물론 해당 커넥터가 컴퓨터에 있는 경우 최대 네트워크 속도를 제공하는 PCI Express 컨트롤러를 구입하는 것입니다. 사실, 많은 사람들이 PCI 카드를 선호합니다. 왜냐하면 훨씬 저렴하기 때문입니다(비용은 문자 그대로 200루블에서 시작합니다).

패스트 이더넷에서 기가비트 이더넷으로 전환할 때의 실질적인 이점은 무엇입니까? PCI 버전의 네트워크 카드와 PCI Express의 실제 데이터 전송 속도는 얼마나 다릅니까? 기존 하드 드라이브의 속도가 기가비트 채널을 완전히 로드하기에 충분합니까? 이 자료에서 이러한 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다.

테스트 참가자

가장 저렴한 개별 네트워크 카드 중 3개(PCI - Fast Ethernet, PCI - Gigabit Ethernet, PCI Express - Gigabit Ethernet)가 가장 수요가 많기 때문에 테스트를 위해 선택되었습니다.

100Mbps PCI 네트워크 카드는 저렴한 카드에 가장 많이 사용되는 Realtek RTL8139D 칩셋을 사용하는 Acorp L-100S 모델(가격은 110루블부터 시작)로 대표됩니다.

1000Mbps PCI 네트워크 카드는 Realtek RTL8169SC 칩을 기반으로 하는 Acorp L-1000S 모델(가격은 210루블부터 시작)로 표시됩니다. 이것은 칩셋에 방열판이 있는 유일한 카드입니다. 나머지 테스트 참가자는 추가 냉각이 필요하지 않습니다.

1000Mbps PCI Express 네트워크 카드는 TP-LINK TG-3468 모델로 표시됩니다(가격은 340루블부터 시작). 그리고 예외는 아닙니다. Realtek에서 생산하는 RTL8168B 칩셋을 기반으로 합니다.

네트워크 카드의 모습

이러한 제품군의 칩셋(RTL8139, RTL816X)은 개별 네트워크 카드뿐만 아니라 많은 마더보드에 통합되어 있습니다.

세 컨트롤러 모두의 특성은 다음 표에 나와 있습니다.

테이블 표시

PCI 버스의 대역폭(1066Mbit/s)은 이론적으로 기가비트 네트워크 카드를 최대 속도로 "스윙"하기에 충분해야 하지만 실제로는 여전히 충분하지 않을 수 있습니다. 요점은 이 "채널"이 모든 PCI 장치에서 공유된다는 것입니다. 또한 버스 자체의 유지 보수에 대한 서비스 정보를 전송합니다. 이 가정이 실제 속도 측정에 의해 확인되는지 봅시다.

한 가지 더 뉘앙스: 최신 하드 드라이브의 압도적인 대다수는 평균 읽기 속도가 초당 100MB를 넘지 않으며 종종 그 이하입니다. 따라서 네트워크 카드의 기가비트 채널 전체 부하를 제공할 수 없으며 그 속도는 초당 125MB(1000: 8 = 125)입니다. 이 제한을 해결하는 두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째는 속도가 거의 두 배인 동안 이러한 하드 드라이브 쌍을 RAID 어레이(RAID 0, 스트라이핑)로 결합하는 것입니다. 두 번째는 속도 매개변수가 하드 드라이브보다 눈에 띄게 높은 SSD 드라이브를 사용하는 것입니다.

테스트

다음 구성의 컴퓨터가 서버로 사용되었습니다.

• 프로세서: AMD Phenom II X4 955 3200MHz(쿼드 코어);
• 마더보드: ASRock A770DE AM2 + (AMD 770 + AMD SB700 칩셋);
• RAM: Hynix DDR2 4 x 2048GB PC2 8500 1066MHz(듀얼 채널 모드에서);
• 비디오 카드: AMD Radeon HD 4890 1024MB DDR5 PCI Express 2.0;
• 네트워크 카드: Realtek RTL8111DL 1000Mbps(마더보드에 통합됨);
• 운영 체제: Microsoft Windows 7 Home Premium SP1(64비트 버전).

다음 구성의 컴퓨터가 테스트된 네트워크 카드가 설치된 클라이언트로 사용되었습니다.

• 프로세서: AMD Athlon 7850 2800MHz(듀얼 코어);
• 마더보드: MSI K9A2GM V2(MS-7302, AMD RS780 + AMD SB700 칩셋);
• RAM: Hynix DDR2 2 x 2048GB PC2 8500 1066MHz(듀얼 채널 모드에서);
• 비디오 카드: AMD Radeon HD 3100 256MB(칩셋에 통합됨);
• 하드 드라이브: Seagate 7200.10 160GB SATA2;
• 운영 체제: Microsoft Windows XP Home SP3(32비트 버전).

테스트는 하드 디스크에서 네트워크 연결을 통한 읽기 및 쓰기(병목 현상이 발생할 수 있음을 보여야 함)와 빠른 SSD 드라이브를 모방하는 컴퓨터 RAM의 RAM 디스크의 두 가지 모드로 수행되었습니다. 네트워크 카드는 3미터 패치 코드(8코어 트위스트 페어, 카테고리 5e)를 사용하여 직접 연결되었습니다.

데이터 전송 속도(하드 디스크 - 하드 디스크, Mbps)

100메가비트 Acorp L-100S 네트워크 카드를 통한 실제 데이터 전송 속도는 이론상 최대값에 도달하지 못했습니다. 두 기가비트 카드 모두 첫 번째 기가비트 카드보다 약 6배 성능이 높지만 가능한 최대 속도를 보여주지는 못했습니다. 속도가 Seagate 7200.10 하드 드라이브의 성능에 "안착"되어 있음을 분명히 알 수 있습니다. 이 하드 드라이브는 컴퓨터에서 직접 테스트했을 때 평균 초당 79메가바이트(632Mbps)입니다.

이 경우 PCI 버스(Acorp L-1000S)용 네트워크 카드와 PCI Express(TP-LINK)용 네트워크 카드의 속도에는 근본적인 차이가 없으며 후자의 미미한 이점은 측정 오류로 설명할 수 있습니다. 두 컨트롤러 모두 용량의 약 60%로 작동했습니다.

데이터 전송 속도(RAM 디스크 - RAM 디스크, Mbps)

Acorp L-100S는 예상대로 고속 RAM 디스크에서 데이터를 복사할 때 동일한 저속을 보였습니다. 이것은 이해할 수 있습니다. Fast Ethernet 표준은 오랫동안 현대의 현실과 일치하지 않습니다. "하드 드라이브-하드 드라이브" 테스트 모드와 비교할 때 Acorp L-1000S 기가비트 PCI 카드는 성능이 눈에 띄게 향상되었습니다. 이점은 약 36%였습니다. 약 55% 증가한 TP-LINK TG-3468 네트워크 카드가 훨씬 더 인상적인 리드를 보여주었습니다.

이것은 PCI Express 버스의 더 높은 처리량이 그 자체로 나타난 곳입니다. Acorp L-1000S보다 14% 더 뛰어난 성능을 보여 더 이상 오류로 귀인할 수 없습니다. 승자는 이론상 최대값에 약간 못 미쳤지만 초당 916메가비트(114.5Mb/s)의 속도는 여전히 인상적입니다. 고속 이더넷). 예를 들어, 컴퓨터에서 컴퓨터로 25GB 파일(일반적인 고품질 HD 립)을 복사하는 데 4분 미만이 소요되며 이전 세대 어댑터를 사용하면 30분 이상이 소요됩니다.

테스트 결과 기가비트 이더넷 네트워크 카드는 패스트 이더넷 컨트롤러에 비해 엄청난 이점(최대 10배)이 있는 것으로 나타났습니다. 컴퓨터에 스트라이핑 어레이(RAID 0)로 결합되지 않은 하드 드라이브만 있는 경우 PCI와 PCI Express 카드 간의 속도에는 근본적인 차이가 없습니다. 그렇지 않으면 생산적인 SSD 드라이브를 사용할 때와 마찬가지로 가능한 가장 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 PCI Express 인터페이스가 있는 카드를 선호해야 합니다.

당연히 네트워크 "경로"(스위치, 라우터 ...)의 다른 장치는 기가비트 이더넷 표준을 지원해야 하며 트위스트 페어(패치 코드) 범주는 5e 이상이어야 한다는 점을 염두에 두어야 합니다. 그렇지 않으면 실제 속도는 초당 100메가비트 수준으로 유지됩니다. 그건 그렇고, 패스트 이더넷 표준과의 역호환성은 유지됩니다. 예를 들어 100메가비트 네트워크 카드가 있는 랩톱을 기가비트 네트워크에 연결할 수 있습니다. 이렇게 해도 네트워크의 다른 컴퓨터 속도에는 영향을 미치지 않습니다.